智能電網(wǎng)系統(tǒng)集成貼近需求的革新之旅

■ 本刊記者 賀小花

在國家大力支持智能電網(wǎng)建設(shè)背景下，根據(jù)需求，視頻監(jiān)控領(lǐng)域的諸多高端產(chǎn)品都能有施展的空間，比如大型監(jiān)控平臺、高清、智能分析、專業(yè)行業(yè)解決方案等。

安防產(chǎn)品在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

去年， 享譽(yù)全球的未來預(yù)測大師、著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家、美國華盛頓特區(qū)經(jīng)濟(jì)趨勢基金會總裁杰里米·里夫金在其著作《第三次工業(yè)革命》中提出，新一輪“工業(yè)革命”將是結(jié)合新能源和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的革命。智能電網(wǎng)的興起和發(fā)展正是時代發(fā)展的產(chǎn)物，是第三次工業(yè)革命的主要內(nèi)容。今日，智能電網(wǎng)成我國重點發(fā)展項目，是智慧城市建設(shè)的重要支撐。

嚴(yán)格地說，智能電網(wǎng)是把電力市場上所有相關(guān)實體連接在一起的輸電和配電網(wǎng)絡(luò)，它覆蓋了從發(fā)電到最終用戶用電的整個能源轉(zhuǎn)換鏈。智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分，它的安全高效運(yùn)行關(guān)系到整個電力系統(tǒng)乃至民生的穩(wěn)定和安全。因為一直以來，電力供應(yīng)問題都是國家關(guān)切的重要戰(zhàn)略問題，電力行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展從很大程度上也左右著一個國家乃至世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。國家“十二五”規(guī)劃中把能源結(jié)構(gòu)調(diào)整放到了很重要的位置，把活力、開放、效率定為能源改革的方向，把綠色、環(huán)保、低碳、創(chuàng)新定為發(fā)展的目標(biāo)，因此電力行業(yè)的改革勢在必行，而電網(wǎng)管理的智能化是重中之重。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)革新，安防監(jiān)控正逐步滲入到社會生產(chǎn)生活的各個角落，其在電力等能源開采領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有相當(dāng)?shù)臍v史了，但是電力行業(yè)和安防行業(yè)都在快速的發(fā)展，新需求和新技術(shù)層出不窮，能源結(jié)構(gòu)的改革和技術(shù)創(chuàng)新必將給電力行業(yè)安防帶來新的生機(jī)，相應(yīng)產(chǎn)品的專業(yè)化和行業(yè)化為大勢所趨，針對特定現(xiàn)場而開發(fā)的產(chǎn)品越來越多，針對特定客戶而成立的項目也越來越多，一切都預(yù)示著，智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)迎來了生機(jī)盎然的春天。

我們看到，電力行業(yè)的安防監(jiān)控產(chǎn)品一直在伴隨著電力行業(yè)本身在不斷的發(fā)展，像目前比較成熟的綜合自動化系統(tǒng)也是在多年的經(jīng)驗積累下推出且還在不斷完善的系統(tǒng)，但其過于專注于電力系統(tǒng)專用設(shè)備的管理，對電力系統(tǒng)中存在的消防、防盜、動環(huán)數(shù)據(jù)采集等問題沒有很好的解決，現(xiàn)有的視頻監(jiān)控、消防報警等設(shè)備和系統(tǒng)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于安防監(jiān)控市場的主流，更新?lián)Q代極為緩慢。借助“十二五”時期國家提出的電網(wǎng)改革東風(fēng)，電力工業(yè)的發(fā)展將沿著“安全、經(jīng)濟(jì)、綠色、和諧”的路徑行進(jìn)，相信安防產(chǎn)品在電力行業(yè)的應(yīng)用將更加廣泛和符合客觀需求。

電力監(jiān)控的困境

經(jīng)過多年的發(fā)展，電力系統(tǒng)不斷被完善，電力信息化開展了新方向，無論是信息建設(shè)，生產(chǎn)控制，安防監(jiān)護(hù)等方面，都進(jìn)入了嶄新的階段?，F(xiàn)在，許多變電站已經(jīng)無人值守，因為大部分供電公司都采用了變電站監(jiān)視系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時圖像監(jiān)控，提高了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了電力生產(chǎn)安全性與穩(wěn)定性。顯然，變電站監(jiān)視系統(tǒng)為電力網(wǎng)的管理提供自動化、綜合化、集中化、智能化的技術(shù)保障，使電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行更為安全、可靠。

雖然目前的電網(wǎng)視頻監(jiān)控建設(shè)，看起來形勢一片大好，但仍存在不少問題。例如，現(xiàn)今各個電廠和變電站都或多或少的有一些本地監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)，主要集中在核心設(shè)備和輸變電線路等相對狹窄的區(qū)域，且多個系統(tǒng)單獨工作，各自有各自的功能，集成化程度不高，比如綜合自動化系統(tǒng)和動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，又比如早前提出的“五遙”系統(tǒng)和目前仍然占主流的普通視頻監(jiān)控等等，而對變電線路，電力傳輸線路等監(jiān)控措施基本為零，發(fā)生事故時只有采用“電力搶險”的方式組織大量人員檢查和修復(fù)電網(wǎng)問題，其效率可見一斑。

電網(wǎng)的工作區(qū)域跨度大分布廣，行業(yè)應(yīng)用需求多樣。各個變電站以及輸變電線路等多個現(xiàn)場需要實時高效的維護(hù)，而現(xiàn)場施工人員需要與總部進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)交流，使用的設(shè)備也要具備足夠的穩(wěn)定性；輸變電線路錯綜復(fù)雜，設(shè)備管理及維護(hù)難度大，極難統(tǒng)一。

智能電網(wǎng)集成技術(shù)分析

近年來，智能電網(wǎng)的發(fā)展逐漸成為我國電力系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，安防視頻監(jiān)控技術(shù)在電力行業(yè)也很早就得到了應(yīng)用。由于發(fā)電站與用電點一般處于不同地區(qū)，而電能又無法大量儲存，故其生產(chǎn)、輸送、分配和消費都必須在同一時間內(nèi)完成，并在同一地域內(nèi)組成一個有機(jī)的電力網(wǎng)絡(luò)整體，電能必須時刻保持生產(chǎn)與消費平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與使用的隨機(jī)變化，就成為電力監(jiān)控系統(tǒng)必須解決的首要問題。

所以，電力監(jiān)控系統(tǒng)要實現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息監(jiān)控系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過程進(jìn)行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)，在監(jiān)控中心通過現(xiàn)有的電力通網(wǎng)對所屬變電站實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時圖像監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障和意外情況告警接收處理，可提高變電站運(yùn)行和維護(hù)的安全性及可靠性，并可逐步實現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度，使電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行更為安全、可靠。確保電力系統(tǒng)可以安全、高效、穩(wěn)定地提供電能，而我們用戶又可以獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能使用享受。

電力行業(yè)高清監(jiān)控的對象主要包括：變電站區(qū)域內(nèi)環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)視、監(jiān)聽；變壓器、斷路器等重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；變電站內(nèi)CT、PT、電纜接頭和絕緣子等高壓設(shè)備的外觀狀態(tài)；隔離開關(guān)和接地刀閘的分合狀態(tài)；變電站主控室、高壓室、電容器室、獨立通信室等主要室內(nèi)環(huán)境溫濕度報警、溫度計圖像的情況；其他充油設(shè)備、易燃設(shè)備的外觀狀；母線區(qū)、電纜層的情況等。下面將重點介紹安防監(jiān)控技術(shù)在智能變電站中的應(yīng)用和巨大作用。

智能變電站

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容。智能化變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。智能變電站管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動化是電力發(fā)展要求的必然趨勢，變電站的無人值守、綜合管理和安全管理是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必由之路。

安防視頻監(jiān)控技術(shù)在電力行業(yè)能夠很早就得到應(yīng)用，其主要原因也是輸電網(wǎng)中變電站地理位置較分散，在幾百甚至上千平方公里內(nèi)星羅棋布，迫切需要聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控。利用電力2M專用通信線路可以較為方便地進(jìn)行視頻監(jiān)控組網(wǎng)，早期的變電站網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)又可稱為：變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)（遙視系統(tǒng)）。經(jīng)過若干年的發(fā)展，變電站遙視系統(tǒng)不僅僅局限于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控應(yīng)用，將變電站周界防范、環(huán)境監(jiān)控、燈光控制、門禁控制、消防聯(lián)動等應(yīng)用一體化整合，按照智能變電站發(fā)展趨勢，向智能變電站輔助系統(tǒng)不斷演進(jìn)發(fā)展。

視頻監(jiān)控在變電站中，除了能監(jiān)視設(shè)備，還集成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，做到防火防盜。變電站中監(jiān)視的對象主要包括主變壓器、斷路器、電壓互感器、電流互感器、高壓室開關(guān)、主控室的電源盤及控制盤盤面等。通過在監(jiān)視對象處安裝攝像機(jī)、感應(yīng)探頭等裝置，實現(xiàn)對一二次設(shè)備及其運(yùn)行情況的監(jiān)視，如：主變壓器、開關(guān)是否有外部損傷，主變壓器油位及控制盤上的表頭、燈光信號是否正常等。

變電站撤人后，萬一變電站發(fā)生火警，往往因為不能及時發(fā)現(xiàn)而延誤了事故的處理，造成事故進(jìn)一步擴(kuò)大。此外，變電站有盜賊闖入時，也缺乏有效的防御手段。為此，可在高壓室和主控室等地點裝設(shè)一批煙感或溫感探頭，并在圍墻四周安裝對射式紅外線探頭。當(dāng)探頭感測到煙霧、高溫或有人闖入時，就會向后臺發(fā)出告警信息，同時連動切換攝像機(jī)畫面，并記錄下當(dāng)時現(xiàn)場的情況。

毫無疑問，智能電網(wǎng)安防及視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究和應(yīng)用在國內(nèi)處于快速成長期，將其應(yīng)用到智能電網(wǎng)數(shù)字化變電站領(lǐng)域，利用高清晰度視頻圖像對電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況記錄分析，實現(xiàn)在線遠(yuǎn)程監(jiān)視及監(jiān)護(hù)，對促進(jìn)電力安全生產(chǎn)具有重要意義。

另外，目前在變電站內(nèi)，視頻監(jiān)控平臺也是必不可少的。在有統(tǒng)一設(shè)備采集數(shù)據(jù)的前提下，需要使用一款統(tǒng)一的管理調(diào)度平臺對設(shè)備進(jìn)行管理，因為變電站監(jiān)控涉及防盜系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、電力調(diào)度自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、智能抄表系統(tǒng)、自動電閘監(jiān)測系統(tǒng)等等，這么多的系統(tǒng)如果僅僅靠硬件做支撐進(jìn)行管理肯定得不到最佳的效果，而一款兼容性較強(qiáng)的軟件能大大提高對所有系統(tǒng)管理的效率，一般的中心設(shè)備廠家都會針對自己的設(shè)備開發(fā)相應(yīng)的軟件的，開發(fā)之前客戶可以針對不同現(xiàn)場的需求對軟件功能進(jìn)行細(xì)化和調(diào)整，這樣的平臺軟件在近期的高速發(fā)展中已經(jīng)趨于成熟。

輸電線路

實現(xiàn)對輸電線路進(jìn)行全天候在線監(jiān)測，24小時無需害怕突發(fā)狀況的發(fā)生。采用數(shù)字視頻壓縮、無線通訊、太陽能供電等技術(shù)，對電力場所周圍環(huán)境實施全方位監(jiān)控，突破傳統(tǒng)電力行業(yè)管理方式，管理人員可以對輸電線路、桿塔設(shè)備、工程現(xiàn)場進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實現(xiàn)現(xiàn)場零距離動態(tài)監(jiān)控，提高安全管理水平，加強(qiáng)監(jiān)控管理力度。例如，湖北武漢供電公司就引入智能監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)電纜設(shè)備實時監(jiān)測。武漢供電公司把輸電電纜線路智能監(jiān)控系統(tǒng)作為建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，確保了電纜線路勘測數(shù)字化、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測實時化、信息標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化。實施電纜線路電氣狀態(tài)量在線監(jiān)測時，局部放電監(jiān)測子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電纜線路局部放電量的在線采集、局放源定位以及局放趨勢分析，局放定位精度不大于10米；載流量及護(hù)層電流監(jiān)測子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)載流量及護(hù)層電流的在線采集，并同步監(jiān)測每一個大循環(huán)段內(nèi)的三組環(huán)流，載流量和護(hù)層環(huán)流采樣率不低于1萬點/秒；光纖測溫子系統(tǒng)將測溫光纜緊密固定于待測電纜回路表面及隧道頂部，分布式光纖測溫主機(jī)（DTS）實時監(jiān)測運(yùn)行電纜的表面溫度及隧道內(nèi)環(huán)境溫度。一旦電纜的局放、環(huán)流、溫度等監(jiān)測量超過報警閾值，即輸出報警信息。

據(jù)了解，電纜通道內(nèi)的環(huán)境監(jiān)控管理是電纜運(yùn)維的重要內(nèi)容。運(yùn)用智能監(jiān)控系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集環(huán)境溫濕度、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、氣體等信息，當(dāng)監(jiān)測信息出現(xiàn)異常時，能夠報警聯(lián)動，采取人工就地和遠(yuǎn)程調(diào)控兩種方式實現(xiàn)通風(fēng)、排水等功能；安防子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)門禁監(jiān)控和人員定位功能，對授權(quán)進(jìn)入與非法授權(quán)實時監(jiān)測，通過利用光束遮斷方式的探測器，對人員活動范圍和活動方向進(jìn)行定位；視頻監(jiān)控子系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控重點區(qū)域，代替日常巡檢，并與安防子系統(tǒng)配合，防止非法入侵，保證電纜通道的安全防護(hù)；消防子系統(tǒng)通過布置在電纜通道內(nèi)的火災(zāi)報警控制器、測溫設(shè)備等實現(xiàn)防火分隔封堵功能。

另外，現(xiàn)今智能電網(wǎng)都被嵌入了各種各樣的傳感器，時時監(jiān)測著電力設(shè)備的各種物理參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)某根電線桿傾斜程度或者某段線路的覆冰狀態(tài)超過了正常的設(shè)定值，系統(tǒng)就會給出警告，以便能夠及時處理這些隱患，以免進(jìn)一步的惡化，造成大范圍的停電。智能安防系統(tǒng)各種探測系統(tǒng)時刻布防，視頻監(jiān)控系統(tǒng)嚴(yán)陣以待，一旦發(fā)現(xiàn)不法侵入，就會向不法分子發(fā)出警告，讓他不寒而栗、逃之夭夭，還能提示給主人信息，并且拍下關(guān)鍵證據(jù)。

我國智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢

據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)計，智能電網(wǎng)技術(shù)市場將從2012年的330億美元增長到2020年的730億美元，8年間，市場累計達(dá)到4940億美元?！笆濉逼陂g，國家電網(wǎng)將投資5000億元，打造世界一流的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的目的是建設(shè)高效率的電能配送、節(jié)能和用電管理，智能家居和智能用電是智能電網(wǎng)的重要組成部分，近年來，室內(nèi)顯示終端（IHD）以及家庭用電管理也已成為電力公司的重要研究課題。

智能電網(wǎng)建設(shè)與智慧城市建設(shè)密不可分。對此，國家電網(wǎng)科技部劉建明在第三屆中國智能電網(wǎng)建設(shè)及國際論壇上曾深刻地指出，“智能電網(wǎng)是城市智慧發(fā)展的載體，支持著智慧城市方方面面的運(yùn)作，支撐著智慧城市的建設(shè)?！眲⒔鬟€說，智能電網(wǎng)是城市實現(xiàn)清潔能源接入、節(jié)能減排、信息基礎(chǔ)等設(shè)施建設(shè)，也是城市相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)之一。

目前，國家正在大力推進(jìn)智能電網(wǎng)的工作，前端的智能電表安裝很快，但后端數(shù)據(jù)整合還遠(yuǎn)跟不上。此外，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電力調(diào)度系統(tǒng)的智能化程度要求越來越高。自“十二五”以來，國家電網(wǎng)公司提出一體化調(diào)度運(yùn)行體系，要求信息通信的運(yùn)行監(jiān)控、故障處理、調(diào)度指揮實現(xiàn)“大融合”，這對電力通信技術(shù)提出了更為苛刻的要求。

嚴(yán)格地說，雖然近幾年高清產(chǎn)品、智能分析、大平臺建設(shè)異軍突起，在各個行業(yè)都得到了較好的應(yīng)用，但在專業(yè)的電網(wǎng)監(jiān)控中應(yīng)用高清、智能分析、大型聯(lián)網(wǎng)的項目才剛剛起步，而智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)是一個好的發(fā)展契機(jī)。這其中的原因是：以國家“十二五”規(guī)劃為導(dǎo)向，具備強(qiáng)大的資源優(yōu)化配置能力和良好的安全穩(wěn)定運(yùn)行是智能電網(wǎng)監(jiān)控建設(shè)的根本，目的是有效緩解我國能源資源和生產(chǎn)力分布不平衡的矛盾，通過高科技手段顯著提高供電可靠率，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模集中與分散管理模式并存的電力開發(fā)和利用，促進(jìn)資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)等等，同時能夠?qū)崿F(xiàn)高度智能化、信息化、精細(xì)化的電網(wǎng)調(diào)度和電網(wǎng)管理，實現(xiàn)電力用戶與電網(wǎng)之間的便捷互動，為用戶提供個性化智能用電管理服務(wù)，滿足各種新型電力用戶的電力服務(wù)要求，能夠帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升民族裝備業(yè)技術(shù)水平和國際競爭力。在國家大力支持智能電網(wǎng)建設(shè)背景下，根據(jù)需求，視頻監(jiān)控領(lǐng)域的諸多高端產(chǎn)品都能有施展的空間，比如大型監(jiān)控平臺、高清、智能分析、專業(yè)行業(yè)解決方案等。

結(jié)束語

電力行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)，同時，它又是一個技術(shù)密集、資產(chǎn)密集的行業(yè)。電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是電力調(diào)度自動系統(tǒng)中的組成部分之一，全面監(jiān)視、監(jiān)測、控制廠站發(fā)電設(shè)備，是集通信技術(shù)、控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)為一體的綜合自動化系統(tǒng)，并隨時將發(fā)電廠的運(yùn)行情況，以遙信的信息方式送往調(diào)度中心，并同時接收調(diào)度中心的調(diào)度管理信息。另外，發(fā)電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對穩(wěn)定發(fā)電廠生產(chǎn)過程，合理、經(jīng)濟(jì)的安排生產(chǎn)，提高勞動生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，減輕體力勞動等多方面，都有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

從安防產(chǎn)品的下游應(yīng)用結(jié)構(gòu)來看，目前我國安防產(chǎn)品的應(yīng)用主要集中在政府項目、交通、治安、金融、電力等特殊部門，少部分安防產(chǎn)品已經(jīng)陸續(xù)運(yùn)用在社區(qū)住宅、寫字樓、商業(yè)、公共娛樂場所、體育場館、醫(yī)院、石油、文教等各個領(lǐng)域，相信未來安防產(chǎn)品的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域日趨擴(kuò)大，在電力行業(yè)的應(yīng)用也將越來越廣泛。